柑橘加工廢渣糖蜜糖分的分離提取及含量測(cè)定

彭雪嬌，黃林華，王華，談安群，郭莉

(西南大學(xué) 柑桔研究所，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶，400712)

柑橘加工廢渣糖蜜糖分的分離提取及含量測(cè)定

彭雪嬌，黃林華，王華*，談安群，郭莉

(西南大學(xué) 柑桔研究所，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶，400712)

該研究采用脫脂和醇沉相結(jié)合的方法對(duì)長(zhǎng)葉橙加工廢渣中的柑橘糖蜜糖分進(jìn)行分離提取，考察脫脂工藝參數(shù)(脫脂劑用量、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)、回流時(shí)間)以及醇沉工藝參數(shù)(乙醇濃度、乙醇用量、醇沉?xí)r間)對(duì)粗多糖提取率的影響，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上分別進(jìn)行Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化，確定最佳工藝。在最佳工藝條件下，采用3,5-二硝基水楊酸法和蒽酮試劑法對(duì)澄清果肉渣糖蜜、未澄清果肉渣糖蜜、澄清果皮渣糖蜜、未澄清果皮渣糖蜜4個(gè)樣品進(jìn)行還原糖、蔗糖和多糖含量測(cè)定。Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果表明，最佳脫脂工藝為脫脂劑用量20倍、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)90%、回流時(shí)間3.5 h，最佳醇沉工藝為乙醇體積分?jǐn)?shù)99%、乙醇用量8倍、醇沉?xí)r間8 h，在此條件下粗多糖提取率為5.47%；樣品測(cè)定結(jié)果表明，果肉渣糖蜜的總糖分含量高于果皮渣糖蜜，澄清后糖蜜純度增加，多糖含量降低。

柑橘糖蜜；糖分；分離提?。缓繙y(cè)定

近年來，我國(guó)柑橘種植面積和產(chǎn)量居世界首位，每年大量的柑橘用于加工，榨汁后產(chǎn)生40%～50%的皮渣[1]，具有極高的生物需氧量，若不經(jīng)處理直接排放，則易造成環(huán)境污染。鮮柑橘果皮渣約含5%～8%的糖分，果肉渣約含8%～11%的糖分，為保護(hù)環(huán)境、充分資源化利用，經(jīng)壓榨、蒸發(fā)濃縮后可制得柑橘糖蜜[2]。柑橘糖蜜是一種高糖度的深褐色黏稠液體，主要成分為單糖(葡萄糖、果糖為主)、雙糖(蔗糖為主)及少量多糖。葡萄糖、果糖和蔗糖是很好的發(fā)酵碳源，能被絕大多數(shù)微生物利用，如酵母發(fā)酵葡萄糖和蔗糖產(chǎn)生酒精[3-4]，黑曲霉發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生檸檬酸[5-7]，乳酸菌發(fā)酵葡萄糖和果糖產(chǎn)生乳酸等[8-9]。柑橘多糖以果膠多糖為主，是一種酸性雜多糖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有抗氧化、抗腫瘤、調(diào)血脂、刺激免疫活性等多種生物活性[10-11]。與玉米、甜菜、甜高粱等一般發(fā)酵原料相比，柑橘糖蜜的原料是柑橘加工廢渣，成本幾乎為零，更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，糖蜜市場(chǎng)以甘蔗糖蜜為主，交收檢驗(yàn)以提交總糖分和錐度檢驗(yàn)報(bào)告為主，再根據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告以總糖分定價(jià)[12]。柑橘糖蜜作為糖蜜的一個(gè)類別，準(zhǔn)確測(cè)定其糖分組成及含量，既便于柑橘糖蜜定價(jià)，又能為柑橘糖蜜品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

糖分組成及含量測(cè)定之前，需對(duì)柑橘糖蜜進(jìn)行脫脂和醇沉，以便有效分離多糖，減少脂質(zhì)對(duì)多糖提取和含量測(cè)定的干擾[13-15]。近年來，植物多糖的提取工藝優(yōu)化主要集中于脫脂工藝或者醇沉工藝，未見在同一提取過程同時(shí)優(yōu)化兩者的研究。本研究對(duì)脫脂工藝和醇沉工藝分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化，確定粗多糖最佳提取工藝。利用優(yōu)化后的工藝，對(duì)澄清果肉渣糖蜜、未澄清果肉渣糖蜜、澄清果皮渣糖蜜、未澄清果皮渣糖蜜4個(gè)實(shí)際樣品的糖分進(jìn)行分離提取及含量測(cè)定，旨在為其進(jìn)一步開發(fā)利用提供可靠依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

長(zhǎng)葉橙果肉渣、長(zhǎng)葉橙果皮渣，均取自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所中試車間。

石油醚(沸程60～90 ℃)、乙酸乙酯、無水乙醇、Na2SO3、濃HCl、濃H2SO4，重慶川東化工(集團(tuán))有限公司；葡萄糖(純度≥99.8%)、蔗糖(純度≥99.9%)，北京索萊寶科技有限公司；3,5-二硝基水楊酸、NaOH，成都市科龍化工試劑廠；蒽酮，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，上述試劑除特殊說明外均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；HH系列恒溫水浴鍋,江蘇金壇中大儀器廠；GZX-9240 MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；L-550臺(tái)式低速大容量離心機(jī),長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司； FMC榨汁機(jī),美國(guó)FMC公司；電子天平,賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；阿貝折光儀,上海精密科學(xué)儀器有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 柑橘糖蜜的制備

取經(jīng)FMC榨汁機(jī)榨汁后的長(zhǎng)葉橙果肉渣，多次重復(fù)水洗，使糖分全部浸出，收集水洗液(2.8～6.0°Brix)，將其等分，取其中1份經(jīng)果膠酶澄清處理，1份做離心處理；取經(jīng)FMC榨汁機(jī)榨汁后的長(zhǎng)葉橙皮渣，用切粒機(jī)將其切粒，加入3%生石灰，靜置硬化后壓榨，收集壓榨液(3.5～5.6°Brix)，將其等分，取其中1份經(jīng)離心過濾，1份不做任何處理；分別濃縮制得澄清果肉渣糖蜜、未澄清果肉渣糖蜜、澄清果皮渣糖蜜、未澄清果皮渣糖蜜。

2.2 柑橘糖蜜糖分提取工藝流程

2.3 脫脂工藝優(yōu)化

2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

以石油醚和乙醇作為脫脂劑，所用石油醚沸程在60～90 ℃，溫度設(shè)定為(70±2) ℃。固定條件為脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)100%、回流時(shí)間3 h，考察脫脂劑用量(V脫脂劑/V樣品=10、15、20、25、30)對(duì)粗多糖提取率的影響；固定條件為脫脂劑用量20倍、回流時(shí)間3 h，考察脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)(60%、70%、80%、90%、100%)對(duì)粗多糖提取率的影響；固定條件為脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)100%、脫脂劑用量20倍，考察回流時(shí)間(1、2、3、4、5 h)對(duì)粗多糖提取率的影響。以上實(shí)驗(yàn)，固定醇沉條件均為乙醇濃度100%、乙醇用量6倍體積比、醇沉?xí)r間10 h，醇沉溫度4 ℃。

2.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取脫脂劑用量(A)、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)(B)、回流時(shí)間(C)3個(gè)因素，以粗多糖提取率(Y)為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行3因素3水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究響應(yīng)值和最佳變量組合優(yōu)化。

2.4 醇沉工藝優(yōu)化

2.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)

按照最佳脫脂工藝對(duì)柑橘糖蜜進(jìn)行脫脂，醇沉溫度設(shè)定為4 ℃。固定條件為乙醇用量為6倍、醇沉?xí)r間8 h，考察乙醇濃度(70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%)對(duì)粗多糖提取率的影響；固定條件為乙醇濃度100%、醇沉?xí)r間8 h，考察乙醇用量(V乙醇/V樣品=2、4、6、8、10、12)對(duì)粗多糖提取率的影響；固定條件為乙醇濃度100%、乙醇用量為6倍，考察醇沉?xí)r間(2、4、6、8、10、12 h)對(duì)粗多糖提取率的影響。

2.4.2 響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取乙醇濃度(X1)、乙醇用量(X2)、醇沉?xí)r間(X3)三個(gè)因素，以粗多糖提取率(Y)為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行3因素3水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究響應(yīng)值和最佳變量組合優(yōu)化。

2.5 糖分含量測(cè)定

2.5.1 多糖含量測(cè)定

[16]中的蒽酮試劑法。

實(shí)驗(yàn)測(cè)定蔗糖標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程Y=0.005 6X+0.032 5，R2=0.998 2，表明該標(biāo)準(zhǔn)曲線在20～100 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與吸光度值線性良好。

精確吸取0.5 mL樣品多糖待測(cè)液于25 mL刻度試管中，加入1.5 mL蒸餾水，按照蔗糖標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法操作，測(cè)定多糖待測(cè)液吸光度。

(1)

(2)

式中：X多糖，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線中的蔗糖質(zhì)量，μg；V1，稀釋糖液的定容體積，mL；V2，醇沉?xí)r吸取稀釋糖液的體積，mL；V3，粗多糖提取物的定容體積，mL；V4，多糖待測(cè)液的取樣體積，mL； 106，單位換算，g→μg；m粗多糖，粗多糖提取物的質(zhì)量，g；m樣，樣品的質(zhì)量，g。

2.5.2 還原糖和轉(zhuǎn)化糖含量測(cè)定

還原糖和轉(zhuǎn)化糖的測(cè)定參考文獻(xiàn)[16]中的DNS法，蔗糖的轉(zhuǎn)化參考文獻(xiàn)[17]并加以改進(jìn)。

取50 mL待測(cè)溶液于100 mL容量瓶中，加入3 mL濃鹽酸(80±2)℃水浴30 min，取出冷卻，加入2滴甲基紅指示劑，再用40%、10% NaOH溶液和1∶3 HCl溶液中和，定容至刻度線，即為轉(zhuǎn)化糖待測(cè)液。

分別精確吸取2.0 mL還原糖待測(cè)液和轉(zhuǎn)化糖待測(cè)液于25 mL刻度試管中，加入1.5 mL DNS試劑，按照葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法操作，測(cè)定還原糖和轉(zhuǎn)化糖待測(cè)液吸光度。

(3)

(4)

蔗糖含量/%=(轉(zhuǎn)化糖含量-還原糖含量)×0.95

(5)

式中：X還原糖、X轉(zhuǎn)化糖，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線中的葡萄糖質(zhì)量，mg；V1，稀釋糖液的定容體積，mL；V2：醇沉?xí)r吸取稀釋糖液的體積，mL；V5，離心后上清液的定容體積，mL；V6，還原糖待測(cè)液的取樣體積，mL；V7，轉(zhuǎn)化糖待測(cè)液的定容體積，mL； 50，溶液轉(zhuǎn)化時(shí)的取樣體積， mL；V9，轉(zhuǎn)化糖待測(cè)液的取樣體積，mL；103，單位換算， g→mg；0.95，轉(zhuǎn)化糖換算成蔗糖的系數(shù)。

2.5.3 樣品糖錐度測(cè)定

按照《QB/T 2684—2005 甘蔗糖蜜》中折射法測(cè)定柑橘糖蜜錐度。

(6)

2.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，將平行3次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)的形式表示，以O(shè)rigin 8.6專業(yè)函數(shù)繪圖軟件繪制單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，Design Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 脫脂工藝優(yōu)化結(jié)果分析

3.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)

由圖1(A)可知，粗多糖提取率隨脫脂劑用量的增大而增加，在20倍時(shí)，粗多糖提取率最大，繼續(xù)增大脫脂劑用量，粗多糖提取率降低。與本研究結(jié)果相似，韋媛媛[15]等研究積雪草脫脂工藝，發(fā)現(xiàn)脫脂劑用量大于10倍后，多糖提取率逐漸降低。脫脂劑用量增大，脂溶性成分與脫脂劑的結(jié)合增加，脫脂效率增加，但脫脂劑過量將溶解樣品中部分多糖，使部分多糖被除去，造成粗多糖提取率降低。此外，在相同溫度條件下，脫脂劑用量過大，溶液不易達(dá)到有效回流溫度，不利于多糖的提取。故在本研究中選取20倍作為最佳脫脂劑用量。

圖1 脫脂工藝單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Single factor experimental results of degreasing process

由圖1(B)可知，粗多糖提取率隨脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)的增大而增加，在80%時(shí)，提取率最大，繼續(xù)增加脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)，粗多糖提取率降低。張斌[14]等利用甘蔗渣提取多糖，結(jié)果表明脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)為90%時(shí)，多糖提取率最高，增加或減少石油醚體積分?jǐn)?shù)，多糖提取率均降低。故在本研究中選取80%作為最佳脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)。

由圖1(C)可知，粗多糖提取率隨回流時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，在3 h時(shí)，粗多糖提取率最大，繼續(xù)增加回流時(shí)間，粗多糖提取率降低。韋媛媛[15]等在積雪草多糖脫脂工藝的研究中，回流時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響與本研究結(jié)果相似，在6 h時(shí)多糖提取率最大，增加或減少回流時(shí)間，多糖提取率均降低?；亓鲿r(shí)間對(duì)多糖提取率的影響，主要表現(xiàn)為隨著回流時(shí)間的增加，脫脂劑在溶解脂質(zhì)后會(huì)進(jìn)一步溶解樣品中的多糖，造成多糖的部分損失；同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的高溫處理使多糖發(fā)生部分將解，導(dǎo)致粗多糖提取率下降。故本研究選取3 h作為最佳回流時(shí)間。

3.1.2 響應(yīng)面優(yōu)化

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各因素水平及編碼見表1。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，石油醚用量較少，隨著回流時(shí)間的增加，石油醚損失增加，粗多糖提取率較低，故將脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)選在80%以上。

表1 脫脂工藝響應(yīng)面優(yōu)化因素水平表

對(duì)表2所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到以粗多糖提取率為目標(biāo)函數(shù)的二次回歸方程：Y=5.55-0.29A-0.33B+0.15C+0.23AB-0.17AC-0.090BC-0.59A2-1.01B2-0.46C2。

采用Design-Expert 8.0.6軟件處理數(shù)據(jù)，對(duì)該模型進(jìn)行回歸方差分析，結(jié)果見表3。

表2 脫脂工藝Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

注：共有17組實(shí)驗(yàn)，其中12組為析因?qū)嶒?yàn)，5組為中心實(shí)驗(yàn)，以估計(jì)誤差。

表3 脫脂工藝Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)方差分析

注：P<0.05為顯著水平，用“*”表示；P<0.01為極顯著水平，用“**”表示。

圖2 脫脂劑用量(A)、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)(B)、回流時(shí)間(C)對(duì)粗多糖提取率影響的響應(yīng)面Fig. 2 Response surface plots showing the effects of (A) petroleum ether volume fraction and degreasant usage; (B) refluxing time and degreasant usage; (C) refluxing time and petroleum ether volume fraction on polysaccharide extraction yield

由圖2(A)可知，脫脂劑用量與脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)對(duì)粗多糖提取均有顯著影響，隨著脫脂劑用量和脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)增大，粗多糖提取率均表現(xiàn)為先增加后降低，兩者的的交互作用顯著，相互作用相當(dāng)。

由圖2(B)可知，隨著回流時(shí)間的增加，響應(yīng)面曲線在3 h之前坡度較大，3 h之后趨于平緩；隨著脫脂劑用量的增大，響應(yīng)面曲線呈弧形，多糖提取率表現(xiàn)為先增加后降低；從響應(yīng)面曲線圖來看，脫脂劑用量對(duì)粗多糖提取率的影響較回流時(shí)間的影響顯著。

由圖2(C)可知，隨著脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)的變化，響應(yīng)面曲線呈弧形，曲面彎曲；隨著回流時(shí)間的增大，響應(yīng)面曲線增長(zhǎng)較慢，且在3 h后曲面較為平滑；說明，與回流時(shí)間相比，脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)對(duì)粗多糖提取率的影響更為顯著。

通過Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到粗多糖最佳脫脂工藝條件為脫脂劑用量18.39倍、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)87.88%、回流時(shí)間3.24 h，模型預(yù)測(cè)柑橘糖蜜粗多糖提取率為5.65%。考慮實(shí)際情況，確定最佳脫脂工藝條件為脫脂劑用量20倍、脫脂劑石油醚體積分?jǐn)?shù)90%、回流時(shí)間3.5 h，在此條件下，平行試驗(yàn)3次，粗多糖提取率分別為5.49%、5.44%、5.39%，平均值為5.44%，與預(yù)測(cè)值相差不大。

3.2 醇沉工藝優(yōu)化結(jié)果分析

3.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

由圖3(A)可知，乙醇濃度為70%～90%時(shí)粗多糖提取率增加較快，90%～95%時(shí)粗多糖提取率增加較緩，大于95%時(shí)幾乎無明顯增加。董洪新[18]等研究發(fā)現(xiàn)，醇沉白靈菇子實(shí)體多糖時(shí)乙醇最適濃度為80%，達(dá)到80%以上，多糖提取率增加緩慢。李義[19]等利用醇沉法提取馬蘭多糖的研究結(jié)果與本結(jié)果相似，一次性沉淀法中，乙醇濃度為95%時(shí)，多糖提取率最大。故在本研究中選取最佳乙醇濃度為95%。

圖3 醇沉多糖單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Single factor experimental results of ethanol precipitation

由圖3(B)可知，粗多糖提取率隨乙醇用量的增大而增加，當(dāng)乙醇用量為8倍時(shí)達(dá)到最值，繼續(xù)增加乙醇用量，粗多糖提取率無明顯增加。與本研究結(jié)果相似，李順峰[20]等在醇沉提取真姬菇子實(shí)體多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，乙醇用量為4倍體積時(shí)，提取率最高，繼續(xù)增加乙醇用量，導(dǎo)致部分多糖復(fù)溶，提取率降低?？紤]到節(jié)約成本，本研究中選取最佳乙醇用量為8倍體積。

由圖3(C)可知，粗多糖提取率隨醇沉?xí)r間的延長(zhǎng)而增加，但醇沉8 h后，粗多糖提取率緩慢降低。分析其原因是醇沉較長(zhǎng)時(shí)間，多糖易分解，從而粗多糖提取率降低[21-22]。故本研究中選取最佳醇沉?xí)r間為8 h。

3.2.2 響應(yīng)面優(yōu)化

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各因素水平及編碼見表4。

表4 醇沉工藝響應(yīng)面優(yōu)化因素水平表

對(duì)表5所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到以粗多糖提取率為目標(biāo)函數(shù)的二次回歸方程：Y=4.84+1.45X1+0.26X2-0.22X3-0.066X1X2+0.075X1X3+0.15X2X3-0.81X12-1.19X22-0.46X32。

采用Design-Expert 8.0.6軟件處理數(shù)據(jù)，對(duì)該模型進(jìn)行回歸方差分析，結(jié)果見表6。

由表6可知，該模型中3個(gè)因素對(duì)柑橘糖蜜粗多糖提取率的影響順序?yàn)橐掖紳舛?X1)>乙醇用量(X2)>醇沉?xí)r間(X3)，其中X1、X22均達(dá)到極顯著水平，X12為顯著水平，X1、X2、X3兩兩之間的交互作用對(duì) 粗多糖提取率的影響不顯著。進(jìn)一步分析方差表可知，總模型P=0.008 4<0.01，表明該試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆O顯著，該試驗(yàn)方法可靠；失擬項(xiàng)為0.249 1>0.05，不顯著，表明該回歸模型與實(shí)測(cè)值擬合性較好。R2=0.977 8高于0.9，表明該模型相關(guān)度較高，模型可靠。

由圖4(A)可知，隨著乙醇濃度的變化，響應(yīng)面曲面陡峭；隨著乙醇用量的變化，響應(yīng)面曲面變化呈弧形，弧度較大；兩者相互作用中乙醇濃度占主導(dǎo)作用。

由圖4(B)可知，隨著醇沉?xí)r間的變化，響應(yīng)面曲面較為平滑；與圖4(A)相似，乙醇濃度對(duì)粗多糖提取率的影響更為顯著，在兩者的相互作用中占主導(dǎo)作用。

表5 醇沉工藝Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

注：共有17組實(shí)驗(yàn)，其中12組為析因?qū)嶒?yàn)，5組為中心實(shí)驗(yàn)，以估計(jì)誤差。

表6 醇沉工藝Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)方差分析

注：P<0.05為顯著水平，用“*”表示；P<0.01為極顯著水平，用“**”表示。

圖4 乙醇濃度(A)、乙醇用量(B)、醇沉?xí)r間(C)對(duì)粗多糖提取率影響的響應(yīng)面Fig.4 Response surface plots showing the effects of (A) ethanol usage and volume fraction; (B) setting time and ethanol volume fraction; (C) ethanol usage and setting time on polysaccharide extraction yield

由圖4(C)可知，響應(yīng)面在試驗(yàn)范圍內(nèi)比較平滑，無顯著變化，兩者相互作用相當(dāng)。

通過Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到粗多糖最佳醇沉工藝條件為乙醇濃度99.41%、乙醇用量8.15倍、醇沉?xí)r間7.69 h，在此條件下模型預(yù)柑橘糖蜜粗多糖提取率為5.51%。考慮實(shí)際情況，確定最佳醇沉工藝條件為乙醇濃度99%、乙醇用量8倍、醇沉?xí)r間8 h，在此條件下，平行試驗(yàn)3次，粗多糖提取率分別為5.51%、5.43%、5.46%，平均值為5.47%，與預(yù)測(cè)值接近。

3.3 實(shí)際樣品糖分含量測(cè)定

分析表7可知，果肉渣糖蜜的總糖分和純度均大于果皮渣糖蜜，原因是果肉渣水洗液中細(xì)胞壁、細(xì)胞碎片、色素、灰分等雜質(zhì)的含量相對(duì)較少，糖含量相對(duì)較高。分別比較1#和2#、3#和4#可知，澄清后糖蜜純度增加，多糖含量降低，其中果肉渣糖蜜澄清后多糖降低62.18%，果皮渣糖蜜澄清后多糖降低25.66%。主要原因是多糖存在于植物細(xì)胞壁中[11]，果皮渣糖蜜采用離心過濾能除去部分細(xì)胞壁、細(xì)胞碎片等不溶性雜質(zhì)，降低部分多糖含量；果肉渣糖蜜采用果膠酶法澄清使水洗液中的細(xì)胞壁被破壞，果膠溶出后被果膠酶降解成低聚糖或者單糖，再經(jīng)離心去除細(xì)胞壁和細(xì)胞膜碎片，從而多糖含量大大降低，還原糖和蔗糖含量稍有增加[23]。

表7 4種柑橘糖蜜糖分含量測(cè)定結(jié)果

注：1#，澄清果肉渣糖蜜；2#，未澄清果肉渣糖蜜；3#，澄清果皮渣糖蜜；4#，未澄清果皮渣糖蜜。

4 結(jié)論與討論

實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別對(duì)柑橘糖蜜多糖的脫脂和醇沉工藝進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化，確定最佳脫脂工藝為脫脂劑用量20倍、脫脂劑中石油醚體積分?jǐn)?shù)90%、回流時(shí)間3.5 h；最佳醇沉工藝為乙醇濃度99%、乙醇用量8倍、醇沉?xí)r間8 h；在此條件下，粗多糖提取率為5.47%。脫脂工藝中選用石油醚代替乙醚做脫脂劑，具有毒性低、原料易得、操作簡(jiǎn)便、安全易行等優(yōu)勢(shì)。

目前，制糖企業(yè)總糖分檢測(cè)多采用《QB/T 2684—2005 甘蔗糖蜜》規(guī)定的二次旋光法，糖蜜酒精生產(chǎn)企業(yè)多采用總還原物法，但旋光儀投資成本大，測(cè)定工作耗時(shí)耗力，總還原物法易受非糖有機(jī)物的影響，測(cè)定結(jié)果偏高[12]，對(duì)企業(yè)而言，既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。本研究中，采用蒽酮試劑法測(cè)定多糖，DNS法測(cè)定還原糖和轉(zhuǎn)化糖，實(shí)驗(yàn)儀器精密度高，實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)性好、回收率高，顯色穩(wěn)定，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，成本較低，企業(yè)適用。

樣品測(cè)定結(jié)果顯示，長(zhǎng)葉橙柑橘糖蜜中多糖含量極少，糖分以還原糖和蔗糖為主，尤其是由果皮渣壓榨液經(jīng)澄清后制得的柑橘糖蜜中還原糖含量在總糖分中占比高達(dá)80%以上，極其適合用于以還原糖為發(fā)酵碳源的微生物發(fā)酵，如乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸、丙酸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)VB12等。

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Separation, extraction and content determination of sugar in molasses from the waste of citrus processing

PENG Xue-jiao, HUANG Lin-hua, WANG Hua*, TAN An-qun, GUO Li

(Citrus Research Institute, Southwest University; Citrus Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400712, China)

Reflux degreasing and ethanol precipitation were combined to separate and extract sugars of molasses from citrus processing waste of long leaf orange. Crude polysaccharide extraction was studied with reflux degreasing (including degreaser dosage, petroleum ether content, and reflux time) and ethanol precipitation (including ethanol content, ethanol dosage, and precipitating time) by response surface optimization. Sugars in four samples, including clarified-pulp molasses, non-clarified-pulp molasses, clarified-peel molasses, and non-clarified-peel molasses were determined by 3,5-dinitrosalicylic acid method and anthrone reagent method. Under the optimum reflux degreasing conditions (degreaser dosage 20 times (v/v), petroleum ether content 90% and reflux time 3.5 h) and ethanol precipitation conditions (ethanol content 99%, ethanol dosage 8 times (v/v) and precipitating time 8 h), the average value of polysaccharide extraction was 5.47%. The results showed that total sugar content in pulp molasses was higher than in peel molasses; purity was increased after clarifying. However, polysaccharide content was decreased.

citrus molasses; sugars; separation and extraction; content determination

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705040

碩士研究生(王華研究員為通訊作者，E-mail：wanghua@cric.cn)。

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))項(xiàng)目-園藝作物產(chǎn)品加工副產(chǎn)物綜合利用(201503142-12)

2016-09-22，改回日期：2016-10-21